6. Đúng gúp mới của luận ỏn
5.1. Nghiờn cứu ổn định nền đường đất đắp trờn nền thiờn nhiờn
5.1.7. So sỏnh kết quả tớnh toỏn chiều cao giới hạn nền đắp theo
phõn tớch giới hạn với phương phỏp cõn bằng giới hạn
Để làm rừ sự phự hợp của phương phỏp phõn tớch giới hạn dựng trong nghiờn
cứu ổn định nền đất, tỏc giả tiến hành tớnh toỏn xỏc định chiều cao giới hạn nền đắp với nhiều trường hợp khỏc nhau, sau đú so sỏnh với phương phỏp cõn bằng giới hạn
được sử dụng phổ biến hiện nay như phương phỏp phõn mảnh cổ điển W.Fellenius, phương phỏp Bishop và W. F. Chen.
Trường hợp 1: Đất dớnh lý tưởng (=0, c≠ 0)
Số liệu tớnh toỏn: Nền đường đắp cú chiều rộng nền đường Bnền =12m, độ
dốc taluy 1/m và cho thay đổi. Cỏc tớnh chất cơ lý của đất như sau: Đất cú lực dớnh
đơn vị c1= c0 =c=10kPa, 1=0=0, 1=0=17kN/m3. Kết quả tớnh toỏn được tổng hợp ở bảng 5.6.
Bảng 5.6. Chiều cao giới hạn nền đường theo phương phỏp phõn tớch giới hạn
và phương phỏp cõn bằng giới hạn đối với trường hợp đất dớnh lý tưởng (m)
Độ dốc taluy Phương phỏp phõn tớch giới hạn Phương phỏp cõn bằng giới hạn Fellenius Bishop Chen
Kmin=1 Kmin=1,2 Kmin=1 Kmin=1,4
1/1 2,80 3,34 2,77 3,34 2,39 3,25
1/1,5 3,06 3,39 2,83 3,39 2,43 3,25
1/2 3,26 3,43 2,85 3,43 2,46 3,25
Kết quả tớnh toỏn chiều cao giới hạn theo phương phỏp phõn mảnh cổ điển
W.Fellenius và phương phỏp Bishop cú được từ việc sử dụng phần mềm GeoSlope
của Canada. Kết quả của W. F. Chen được lấy từ bảng 9.3 tài liệu [34].
Từ bảng 5.6 ta thấy chiều cao giới hạn được xỏc định theo phương phỏp cõn bằng giới hạn (khi hệ số ổn định Kmin=1) luụn lớn hơn phương phỏp phõn tớch giới hạn do phương phỏp cõn bằng giới hạn chỉ là giới hạn trờn, nú khụng đảm bảo điều
kiện cõn bằng trừ cỏc điểm trờn mặt trượt và khối trượt coi như khối cứng, trong khi
phương phỏp phõn tớch giới hạn mà tỏc giả sử dụng thỏa món tại tất cả cỏc điểm
trong khối đất.
Kết quả tớnh toỏn chiều cao giới hạn của Chen khụng đổi khi độ dốc taluy
thay đổi là khụng phự hợp với thực tế.
Vỡ vậy, khi sử dụng phương phỏp cõn bằng giới hạn trong tớnh toỏn thiết kế, cỏc tiờu chuẩn hiện hành đều quy định hệ số ổn định phải lớn hơn 1 (phương phỏp phõn mảnh cổ điển W.Fellenius: Kmin=1,2; phương phỏp Bishop: Kmin=1,4 theo [6]). Theo tỏc giả thỡ hệ số ổn định này được lấy theo kinh nghiệm vỡ tiờu chuẩn của mỗi
nước quy định một trị số khỏc nhau. Ngoài ra, ta thấy với đất dớnh lý tưởng thỡ hệ số ổn định bằng tỷ số giữa chiều cao giới hạn và chiều cao thiết kế.
Trường hợp 2: Đất thụng thường ( ≠ 0, c≠ 0)
Số liệu tớnh toỏn: Nền đường đắp cú chiều rộng nền đường Bnền =12m, độ
dốc taluy 1/m và cho thay đổi. Cỏc tớnh chất cơ lý của đất như sau: Đất cú lực dớnh
đơn vị c1= c0 =c=10kPa, 1=0= và cho thay đổi, 1=0=17kN/m3. Kết quả tớnh toỏn được tổng hợp ở bảng 5.7.
Bảng 5.7. Chiều cao giới hạn nền đường theo phương phỏp phõn tớch giới hạn
và phương phỏp cõn bằng giới hạn đối với trường hợp đất thụng thường (m)
Độ dốc taluy Gúc nội ma sỏt (độ) Phương phỏp phõn tớch giới hạn Phương phỏp cõn bằng giới hạn Fellenius Bishop Chen Kmin=1 Kmin=1.2 Kmin=1 Kmin=1.4
1/1 5 3,19 4,28 3,49 4,33 2,94 4,32 15 4,01 6,86 4,98 7,19 4,03 7,09 25 5,36 12,00 7,81 13,53 6,13 13,47 1/1.5 5 3,63 4,48 3,82 4,61 3,25 5,11 15 5,02 9,38 6,53 10,54 5,49 11,36 25 7,11 28,03 14,01 39,96 10,46 56,51 1/2 5 4,31 5,32 4,13 5,57 3,55 6,21 15 6,27 13,72 8,60 16,22 7,25 14,06 20 9,12 31,56 14,62 39,74 11,03 29,42
Từ bảng 5.7 ta thấy khi gúc nội ma sỏt càng lớn thỡ chiều cao giới hạn được
xỏc định theo phương phỏp cõn bằng giới hạn (khi hệ số ổn định Kmin=1) càng lớn
hơn so với phương phỏp phõn tớch giới hạn. Ngoài nguyờn nhõn khụng đảm bảo điều kiện cõn bằng như trường hợp đất dớnh lý tưởng cũn nguyờn nhõn khỏc là chưa xột đến hiện tượng thay đổi thể tớch khi dựng điều kiện chảy dẻo Mohr- Coulomb đối với đất cú gúc nội ma sỏt. Khi sử dụng hệ số ổn định theo [6] thỡ sự sai lệch giữa hai phương phỏp giảm đi đỏng kể và ta cũng nhận thấy rằng hệ số ổn định khụng
bằng tỷ số giữa chiều cao giới hạn với chiều cao thiết kế do tớnh chất phi tuyến của
điều kiện chảy dẻo Mohr- Coulomb.
Vỡ vậy, ỏp dụng phương phỏp phõn tớch giới hạn để nghiờn cứu ổn định nền
đất là phự hợp với sự làm việc thực của mụi trường đất.